地鐵車站通風與火災三維數(shù)值模擬研究.pdf

1、地鐵車站是地鐵建設中投資巨大的重要環(huán)節(jié)，也是乘客大量集散的地方，其內部的氣流組織、溫度分布對人體舒適和環(huán)控能耗的影響尤其重要。根據(jù)地鐵車站內低雷諾數(shù)湍流流動的特點，以Navier-Stokes方程為基礎，引入了重正化群雙方程k-ε湍流模型，通過重正化群變換，得到了湍動能方程和湍動能耗散方程以及湍流模型系數(shù)，建立了適用于求解地鐵車站湍流流場的計算流體力學模型。針對地鐵車站結構復雜的特點，使用Delaunay三角形化方法，對模型進行了非結構

2、化網(wǎng)格劃分。通過對時間和空間差分格式的選取、源項及邊界條件的處理，在非結構化網(wǎng)格上對流場控制方程進行了離散。針對非結構化網(wǎng)格上迭代收斂速度會逐漸減慢的特點，引入了多重網(wǎng)格求解技術，采用了其中效率較高的代數(shù)多重網(wǎng)格方法對離散方程進行求解。在上述研究的基礎之上，分別使用標準k-ε兩方程湍流模型和RNGk-ε兩方程湍流模型對自然對流、強制對流以及混合對流這三種典型的室內流動進行了數(shù)值計算，并與文獻中的實驗結果進行了對比，兩種模型的計算結果都與

3、實驗結果吻合良好，在個別指標上，RNGk-ε湍流模型的計算結果要優(yōu)于標準k-ε湍流模型。由于缺乏地鐵火災的實驗數(shù)據(jù)，選取了一個比較經(jīng)典的隧道火災實驗對RNGk-ε湍流模型進行了驗證，計算結果與實驗數(shù)據(jù)吻合良好，表明本文的思路是正確的，研究方法是可行的。 利用上述計算方法，對擬建中的成都地鐵一號線上的火車北站地鐵站環(huán)控系統(tǒng)進行了數(shù)值模擬，對正常運營下的候車工況、列車進站、列車停站以及事故運營中的阻塞工況進行了系統(tǒng)、詳細的數(shù)值計算研

4、究，分析了站臺上溫度和氣流速度的變化情況；對地鐵車站環(huán)控系統(tǒng)常用的四種氣流組織方案：站臺中間回/排風方案、站臺下排風方案、車行頂?shù)琅棚L方案以及混合回/排風方案進行了數(shù)值模擬，并就溫度場、氣流速度場和空氣齡這三個指標對四種方案進行了對比和分析，針對四種方案下站臺候車廳內溫度均不同程度的超標現(xiàn)象，對能夠大幅改善候車環(huán)境的屏蔽門方案進行了模擬和分析。 針對列車頭部、中部和尾部三種不同位置發(fā)生火災的情況，對全排風通風模式和推挽式通風模式